(57)【要約】【課題】基板の保持が容易で、表面平坦性に優れ、厚み分布が狭い研磨基板を与える研磨装置の基板保持材の提供。。【解決手段】略中央に凸状の円盤状リング固定具４１が設けられた下金型４０ａと、この下金型に型締めされてキャビティを形成する上金型４０ｂの一対を用い、剛体製環状リング３０を円盤状リング固定具に嵌め込み、次いで、可撓性ゴム塊１９をキャビティ内に充填した後、上金型を下金型で覆い、ゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、上金型と下金型とを型締めしながらゴム塊を圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・融着させ、ついで冷却後、型開きして剛体製環状リング３０に可撓性ゴム膜１９が接着した積層体を取り出す。【選択図】          図１
2005019495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略中央に凸状の円盤状リング固定具が設けられた下金型と、この下金型に型締めされてキャビティを形成する上金型の一対を用い、剛体製環状リングを前記下金型の略中央に設けられた円盤状リング固定具に嵌め込み、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填した後、上金型を下金型で覆い、ゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、上金型と下金型とを型締めしながらゴム塊を圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・融着させ、ついで冷却後、型開きして剛体製環状リングに可撓性ゴム膜が接着した積層体を取り出すことを特徴とする、研磨装置の基板保持材に用いる金属／可撓性ゴム膜積層体よりなる基板保持材の成型方法。
【請求項２】
回転する中空軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布表面に、基板キャリアのバッキング材と環状保持リングとで構成される基板収納ポケット部に保持された基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する研磨装置の基板キャリアであって、前記基板キャリアは回転する中空軸に軸承されたハウジング部と該ハウジング部の下部に固定されたダイヤフラムとで第１加圧室を形成し、
該ダイヤフラムに下吊りされた中央部に気体通路を設けた剛体製支持板の下面とこの剛体製支持板の下部外周に設けられた請求項１に記載の方法で成型された剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に融着された可撓性ゴム膜の内面とで第２加圧室を形成し、
前記可撓性ゴム膜の下面の外周縁に環状保持リングを設け、該環状保持リングの内側壁と前記可撓性ゴム膜の下面とで基板収納ポケット部を形成し、前記可撓性ゴム膜の上面側より第２加圧室が加圧または減圧される構造を備えることを特徴とする、
研磨装置における基板キャリア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアシリコンウエハ、デバイスウエハ、液晶ガラス基板、磁気ヘッド基板等の表面を研磨する（ＣＭＰ研磨も含む）装置における基板を保持および搬送する基板保持材および研磨装置の基板キャリアの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する駆動軸に軸承されたプラテンに貼付されている研磨布表面に、キャリアヘッドに保持された基板を前記研磨布の上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨する装置は知られており、また、実用化されている。
【０００３】
キャリアに４、６、８インチ径の基板を保持する方法としては、▲１▼基板取付板にワックスなどの粘着剤で固着する方法、▲２▼ポ−ラスセラミックス取付板を減圧して基板をバキュ−ムチャックする方法、および▲３▼図４に示すように発泡ウレタンシ−ト１００を支持板１０１に貼付し、これをリテ−ナリング１０２で囲み、支持板の後にエアバック１０３を独立して設け、フィルム面に基板と取り付け、回転軸２に軸承されたプラテン３の研磨布３ａに基板を押し当て、エアバッグにより加圧圧力を制御しつつ基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨するバッキングフィルム方法、が一般である（非特許文献１参照）。
【０００４】
▲１▼の方法は、研磨終了後、キャリアより基板を引き剥がす装置が必要であり、また、研磨された基板および取付板より粘着剤を落とす作業などが必要であり、利用されなくなってきている。
▲２▼はバキュ−ムチャック基板裏面側が基準となるもので、チャック面が剛体であるため、ポ−ラスセラミックの表面を極度に平坦化する必要があることと、チャックと基板間にゴミが付着する欠点がある。
【０００５】
▲３▼のバッキングフィルム方法は、基板の大きなうねりや、厚みむらを吸収する点で、半導体デバイスのＣＭＰ研磨に一番多く用いられた手法である。しかし、基板径が８インチ、１０インチと拡径し、かつ、半導体デバイスの高集積化により光リソグラフィの焦点深度は０．１０〜０．１８μｍが要求される状況下にあっては、研磨された基板の表面平坦性がかかる値を満足するものではない。
【０００６】
８インチ基板用前記▲１▼のワックス貼付および▲２▼のバキュ−ムチャックの問題を解決する研磨装置の８インチ基板用キャリアとして、熱可塑製樹脂フィルム基層、該基層上に積層される発泡樹脂層および該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層を含む積層体よりなる基板保持用バッキング材をアルミニウム、ステンレス、またはセラミックなどの剛板に感圧接着したキャリアが提案され、バッキング材表面に水膜を張った後、キャリアの水張りしたバッキング材を基板面に押し当て基板を保持している（特許文献１参照）。
また、第１加圧室と第２加圧室を備え、第２加圧室を構成する可撓性膜の外周近傍に保持（リテイナ）リングを設け、この保持リングと前記可撓性膜とで基板収納ポケット部を形成した研磨装置のキャリアも提案され、実用化されている（特許文献２および特許文献３参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
「砥粒加工学会誌」  Ｖｏｌ．４３  Ｎｏ．１  １９９９年１月号の２４−２７頁）。
【特許文献１】
特開２００２−３５５７５４号公報（第３−５頁および図１、図２）
【特許文献２】
米国特許明細書第６１８３３５４Ｂ号（第７−１５欄および図３、図４Ａ、図４Ｂ）
【特許文献３】
特開２００３−１９６６１号公報（第８頁および図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献２および特許文献３で提案される第１加圧室と第２加圧室を備え、第２加圧室を構成する可撓性膜の外周近傍に保持（リテイナ）リングを設け、この保持リングと前記可撓性膜とで基板収納ポケット部を形成したキャリアは、第２加圧室を減圧することにより可撓性膜に生じる負圧により基板を吸着し、研磨時は第１加圧室と第２加圧室を加圧（第１加圧室の圧力の方が第２加圧室の圧力より高い）しながら基板を研磨するゆえに、研磨時に研磨定盤の研磨布からの基板への抗張力が加圧膨張している可撓性膜へ伝わるがこの際の可撓性膜の圧力はパスカルの原理によりどこの部分においても同じ圧力であるので特許文献１に記載されるバッキング材を剛板に貼付した圧力分布が不均一となる基板キャリアを用いて研磨した基板よりもよりＴＴＶの値が小さい平坦性の優れたものが得られる利点がある。
【０００９】
これら特許文献２および特許文献３にはゴム膜を背面から支持する剛体製金属環状リングとゴム膜との接着（積層）方法が開示されていない。これら文献に記載される図面から、および従前の金属とゴムとの積層技術から判断すると予め成型された凹状ゴム膜成型体を剛体製金属環状リングに嵌め込むか、予め成型された凹状ゴム膜成型体をプライマ−を側壁面および環状下面に塗布した剛体製金属環状リングに嵌め込んで積層したものと推測される。
【００１０】
この予め成型された凹状ゴム膜成型体を剛体製環状リングに嵌め込んだ基板保持材は、凹状ゴム膜成型体を嵌め込む際に凹状ゴム膜成型体が拡げられて剛体製環状リングに嵌め込まれるため残存応力が残り易い、および剛体製環状リングと凹状ゴム膜成型体可撓性ゴム間に微小の隙間が生じるので位置合わせの寸法精度が微小に変化する。すなわち、仮置台上に複数載置された基板を複数のキャリアで保持する際のキャリアの位置合わせに微妙なズレが生じる。特に、特開２００２−２１９６４６号、特開２００２−２２４９５１号公報に記載されるインデックス方式研磨装置のように、仮置台上に複数載置された基板を複数のキャリアを同時に下降させて複数の基板を同時に保持する場合にはお互いの基板間に位置関係のずれが生じるので、研磨された基板に平坦度ＴＴＶや厚みのばらつきが見受けられる。
本発明は、基板の搬送時および研磨時において基板のズレが生じることがない保持材および研磨装置の基板キャリアを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、略中央に凸状の円盤状リング固定具が設けられた下金型と、この下金型に型締めされてキャビティを形成する上金型の一対を用い、剛体製環状リングを前記下金型の略中央に設けられた円盤状リング固定具に嵌め込み、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填した後、上金型を下金型で覆い、ゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、上金型と下金型とを型締めしながらゴム塊を圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・融着させ、ついで冷却後、型開きして剛体製環状リングに可撓性ゴム膜が接着した積層体を取り出すことを特徴とする、研磨装置の基板保持材に用いる金属／可撓性ゴム膜積層体よりなる基板保持材の成型方法を提供するものである。
【００１２】
可撓性ゴム膜に外部応力が残ることなく、かつ、可撓性ゴム膜と剛体製環状リング間に隙間のない金属／可撓性ゴム膜積層体が得られる。
【００１３】
請求項２の発明は、回転する中空軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布表面に、基板キャリアのバッキング材と環状保持リングとで構成される基板収納ポケット部に保持された基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する研磨装置の基板キャリアであって、前記基板キャリアは
回転する中空軸に軸承されたハウジング部と該ハウジング部の下部に固定されたダイヤフラムとで第１加圧室を形成し、
該ダイヤフラムに下吊りされた中央部に気体通路を設けた剛体製支持板の下面とこの剛体製支持板の下部外周に設けられた請求項１に記載の方法で成型された剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に融着された可撓性ゴム膜の内面とで第２加圧室を形成し、
前記可撓性ゴム膜の下面の外周縁に環状保持リングを設け、該環状保持リングの内側壁と前記可撓性ゴム膜の下面とで基板収納ポケット部を形成し、前記可撓性ゴム膜の上面側より第２加圧室が加圧または減圧される構造を備えることを特徴とする、
研磨装置における基板キャリアを提供するものである。
【００１４】
第１加圧室の圧力を第２加圧室の圧力より高くすることにより、基板研磨時に基板が可撓性ゴム膜に強く加圧され、基板がキャリアから外れることはない。第２加圧室に剛体製支持板の中央部に設けた気体通路を経て供給された加圧流体により下方に膨張した可撓性ゴム膜が圧力を均一に基板表面に伝えるので平坦度の良好な研磨基板を得ることができる。また、第二加圧室を減圧すると可撓性ゴム膜が上方に引っ張られ基板に接する可撓性ゴム膜が負圧となり基板がキャリアへ吸い付けられるので基板の可撓性ゴム膜への固定が容易に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明の積層体の成型工程を示すフロ−図、図２は剛体製金属環状リングと環状保持リングと可撓性ゴム膜よりなる基板キャリア部の斜視図、および図３は研磨装置の基板キャリアヘッド構造の要部を示す一部を切り欠いた断面図である。
【００１６】
図１において、成型金型４０は略中央に凸状の円盤状リング固定具４１が設けられた下金型（固定型）４０ａと、この下金型に型締めされてキャビティ４２を形成する上金型（可動型）４０ｂとの一対よりなる。剛体製金属環状リング／可撓性ゴム膜積層体は、次ぎの工程を経て成型される。
【００１７】
図１ａに示すように、剛体製金属環状リング３０を前記下金型４０ａの略中央に設けられた円盤状リング固定具４１に嵌め込み、剛体製環状リング３０の上表面と円盤状リング固定具４１上表面の高さを面一とした後、可撓性ゴム塊１９をキャビティ４２内に充填する。
【００１８】
次いで、下金型４０ａを完全に型締めしない程度に上金型４０ｂを下降させて下金型上を覆い、ゴムが軟化する温度以上に両金型を加熱し（図１ｂ）、ゴム塊の加熱溶融に連れて漸次、上金型４０ｂを下降させて型締めしながらゴム塊を圧縮成形して剛体製金属環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・融着させ、ついで冷却する（図１ｃ）。上金型４０ｂを上昇させて型開き（図１ｄ）を行った後、剛体製環状リングに可撓性ゴム膜が融着した積層体を取り出す。
【００１９】
ゴム塊を加熱する温度は、１５０〜２００℃、加熱時間は１０〜３０分、型締め圧は１〜３００トン、好ましくは１００〜２００トンである。冷却は、型温度が６０℃以下、好ましくは室温がよく、５〜４０分である。金型４０および円盤状リング固定具４１表面にはポリ（テトラフルオロエチレン）離型剤を予め塗布しておくとよい。
【００２０】
前記可撓性ゴム膜１９の素材としては、ゴム物質、ゴム物質と熱可塑性樹脂の混合物が挙げられる。
ゴム物質としては、弗素系ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。これらは架橋されていてもよい。好ましいゴムは弗素系ゴムで、例えば、耐薬品性の面からビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン共重合体ゴム、ビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン・テトラフロロエチレン共重合体ゴム、テトラフロロエチレン・プロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴム、ペンタフロロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴム、クロロトフロロエチレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴムである。
【００２１】
熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチレン、軟質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、クロロ・スルホン化ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブテン−１共重合体、ポリブテン等が挙げられる。
【００２２】
混合物の場合、ゴム物質は両者中の１０〜９７重量％、好ましくは３０〜８５重量％、熱可塑性樹脂は９０〜３重量％、好ましくは７０〜１５重量％の割合で用いられる。ゴム物質は、可撓性ゴム膜の延展性と、伸びに対する戻りの目的で、熱可塑性樹脂は可撓性ゴム膜の強度、硬度、耐熱性向上の目的で使用される。
【００２３】
可撓性ゴム膜の物性としては、硬さ（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）が１０〜１００、好ましくは３５〜８５、引張強度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）が３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２、好ましくは５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ２、引張伸度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）が５０〜１０００％、２００〜８００％、厚み  ０．０３〜３ｍｍ、好ましくは、０．５〜１．５ｍｍである。
【００２４】
可撓性ゴム膜は、ファ−ネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックなどの導電性フィラ−；プロセスオイルのような軟化剤；石油樹脂、水添アビエチン酸ロジンエステル、ミルセン・マレイン化物、アロオシメン・マレイン化物等のタキファイヤを１５重量％以下配合してもよい。
【００２５】
ゴム塊の大きさは粒径が１〜５０ｍｍの粒子状または一辺が５〜１００ｍｍ、厚み２〜１５ｍｍのシ−ト状のものが用いられ、剛体製金属環状リング３０または／及び円盤状リング固定具４１上に置かれる。剛体製金属環状リング３０の素材としては、ステンレス、アルミニウムなどが用いられる。
【００２６】
図２に示すように、金型４０より取り出された金属／可撓性ゴム膜積層体の可撓性ゴム膜下面外周縁には環状保持リング２２が感圧接着剤を用いて積層され、可撓性ゴム膜下面と環状保持リング２２内側で基板保持用ポケット部２５が形成される。
【００２７】
感圧接着剤としては、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス、エチレン・酢酸ビニル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸アルキルエステル・アクリル酸共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸アルキルエステル・メタクリル酸共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、アクリル酸エチル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸プロピル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸ブチル共重合体ラテックス、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ラテックス、イソブチレンゴムラテックス、塩化ビニル・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、ポリビニルエチルエ−テルラテックス、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・アクリル酸アルキルエステル共重合体ラテックス、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・アクリル酸アルキルエステル共重合体ラテックス、２−エチルヘキシルアクリレ−ト・２−ヒドロキシエチルアクリレ−ト共重合体ラテックス、酢酸ビニル・アクリル酸エチル共重合体ラテックス等のゴム分散体、あるいはこれらゴムが有機溶剤に溶解されている感圧接着剤が用いられる。必要により、可塑剤、タキファイヤ−、フィラ−が添加される。
感圧接着剤の使用量は、乾燥した膜厚が０．５〜１０μｍの量である。
【００２８】
図３において、４は研磨装置における基板キャリアのヘッド構造である。１０５は中空スピンドル軸、１０４はお椀状ハウジング部、１０５ａはカプラで、お椀状ハウジング部をスピンドル軸下部に軸承する。５は可撓性材よりなるダイヤフラムで、前記お椀状ハウジング部の環状側壁３ａ下端部に水平方向に環状のフランジ６で挟持され、ボルト７締めされる。
【００２９】
８は剛体製支持板で、中央部に鉛直方向に気体通路８ａが設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成された凹部（第２加圧室）８ｂを有する。９は外向きのフランジ部９ａを有するフランジリングで、これはダイヤフラムの中央上面部にボルト１０で固定されている。また、剛体製支持板８もこのボルト１０によりダイヤフラム５の下面に固定される。
剛体製支持板８は図２では２つの部材８，８で示されているが、一体化したものであってもよい。
【００３０】
１１は固定用円板１１ａを上下方向に昇降可能な高さ位置調整機構で、上部がネジ切られた棒状部材１１ｂの下端部に固定用円板１１ａが設けられる。１２はインサ−トでお椀状ハウジング部の上方部に設けられ、棒状部材１１ｂが螺合する。棒状部材１１ｂを上昇することにより前記フランジ部９ａに固定用円板１１ａが係合する。
１６は気体供給・排気兼用の管で中空スピンドル１０５内に設けられ、この管の一方の端は図示されていない真空・圧力気体切替弁を有する管に接続され、他方の端は剛体製支持板の中央部の気体通路８ａにジョイント１６ａを介して連通している。
【００３１】
１７はお椀状ハウジング部１０４の内側とダイヤフラム５の上面側とで形成される第一加圧室、１８はこの第一加圧室１７に気体を供給する気体通路で矢印で示されるようにスピンドル軸１０５の内部を経由して加圧気体が供給される。供給された加圧気体はダイヤフラム５上面を加圧する。
【００３２】
１９は可撓性ゴム膜である。可撓性ゴム膜１９は、前記剛体製支持板８下段端面の外周縁部の段部８ｃに複数のボルト２３，２３で固定された剛体製金属環状リング３０の下面に展張される。この円形可撓性ゴム膜１９ａと剛体製支持板８の下面凹部とで隙間ｈが０．１〜５ｍｍの機密性の高い第二加圧室８ｂ、２１が形成される。
【００３３】
剛体製環状リング３０と可撓性ゴム膜１９との接着は、図１を用いて既述した加熱加圧成形・同時融着方法で行われる。
【００３４】
２２は環状保持リングで、剛体製金属環状リング３０のリング幅Ｌと略同一幅、略同一径で型造られている。素材はガラス繊維補強エポキシ樹脂またはセラミック製で、厚みは０．０５〜２ｍｍである。環状保持リング２２は剛体製環状リング３０の下面に展張された可撓性ゴム膜１９上に感圧接着剤で貼着される。該環状保持リング２２の内側壁と前記可撓性ゴム膜１９下面とで基板収納ポケット部２５が形成される。前記円形可撓性膜の上面側より第２加圧室８ｂ，２１に管１６より加圧空気が供給されて第２加圧室は加圧または管１６が真空引きされて第二加圧室は減圧される構造となっている。
【００３５】
環状保持リング２２は、図２および図３に示すようにセラミック製外環状保持リング２２ａの内側に、約０．５〜１．５ｍｍの隙間幅ｄを以って樹脂製内環状保持リング２２ｂを備えさせた二重構造としてもよい。樹脂製内環状保持リング２２ｂは、ロックウエル硬さ（ＡＳＴＭ  Ｄ７８５）がＲスケ−ルで１１０〜１５０のものが好ましい。素材としては、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ジフロロジクロロエチレン）、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、ナイロン６，１０、ナイロン６，１２、ポリイミド等、滑り性の良好な樹脂が使用される。定盤の研磨布３ａと環状保持リングの動摩擦係数は０．３０以上が好ましい。
【００３６】
セラミック製外環状保持リング２２ａは、ビッカ−ス硬さが３００〜２，０００ｋｇ／ｍｍ２またはヌ−プ硬さが２００〜２，８００ｋｇ／ｍｍ２のものが好ましい。セラミック粒として、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、酸化ジルコニウム、酸化珪素等を用い、バインダとしてメタクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル共重合体、メタクリル酸メチル・メタクリル酸ｎ−プロピル共重合体、メタクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル・アクリル酸エチル共重合体等の水性エマルジョンを用いて製造したグリ−ンシ−トを円環状に打ち抜き、これを１，１００〜１，６００℃で焼成することにより型造られる。
【００３７】
内環状保持リング２２ｂのリング幅（ｌ）に対する外環状保持リング２２ａのリング幅（Ｌ）の比（Ｌ／ｌ）は、１〜３であり、両者のリング幅の和（Ｌ＋ｌ）は、１８〜３０ｍｍが好ましい。内環状保持リング２２ｂのリング厚みと外環状保持リング２２ａのリング厚みは、同一で、研磨される基板の厚みに研磨取り代をプラスした値と同一か、この値に１〜１０μｍを更にプラスした値とする。これら環状保持リング２２ａ，２２ｂの厚みは、例えば０．３〜２ｍｍである。
内環状保持リング２２ｂおよび外環状保持リング２２ａが研磨布３ａと接触する面は、面一とする。
【００３８】
２４はゴムシ−ルリングである。２５は基板収納ポケット部で、前記樹脂製内環状保持リング２２ｂの側壁と可撓性ゴム膜層１９面とで形成される。
【００３９】
図３に示すキャリアヘッドを用いて基板を研磨する工程は次ぎのように行なわれる。
（１）予め仮置台に搬送されてきた基板ｗ上に基板キャリアヘッド４を移動させ、基板キャリアヘッド４を下降させて基板上に当接させ、ついで加圧室１８に加圧気体を供給して基板キャリアヘッド４を押圧し、管１６を減圧して第二加圧室８ｂ，２１を減圧し、基板キャリアヘッド４の可撓性ゴム膜１９吸引することにより基板は可撓性ゴム膜１９に吸い上げられキャリアヘッド４のポケット部２５に固定される。
【００４０】
（２）ついで、基板を保持したキャリアヘッド４を研磨装置の下定盤３上に移動させた後、ヘッドを下降させて基板をスピンドル軸２に軸承されている下定盤３の研磨布３ａに当接する。
（３）基板キャリアヘッド４の管１６の減圧を止め、加圧気体に切り替えて第二加圧室８ｂ，２１に加圧空気を供給するとともに、中空スピンドル１０５にも加圧気体を供給し第一加圧室１８に供給された加圧気体で可撓性膜１９を膨張させることにより基板キャリアヘッド４は基板を下定盤３の研磨布上に押圧する。この際、第一加圧室１８の圧力の方が第二加圧室８ｂ，２１の圧力より大きい。
【００４１】
（４）第一加圧室１８および第二加圧室８ｂ，２１に加圧気体を供給しつつ、基板ｗを保持しているキャリアヘッド４の中空スピンドル軸１０５および下定盤３のスピンドル軸２を回転させることにより基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する。この際、研磨剤スラリ−が研磨布３ａ表面に供給されつつ、研磨が行なわれる。
下定盤３の回転数は、１０〜１５０ｒｐｍ、基板キャリアヘッド４の回転数は１０〜１５０ｒｐｍ、キャリアの可撓性ゴム膜１９に保持された基板が研磨布に当てられる圧力は０．０５〜０．３ｋｇ／ｃｍ２、好ましくは第一加圧室１８に供給される気体圧力は１００〜３００ｇ／ｃｍ２、管１６より第二加圧室２１に供給される気体圧力は１００〜２００ｇ／ｃｍ２である。
【００４２】
研磨剤スラリ−としては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベ−マイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散したスラリ−が用いられる。必要によりスラリ−には界面活性剤、キレ−ト剤、ｐＨ調整剤、酸化剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリ−は５０〜１，５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。
【００４３】
基板の研磨の際、研磨布表面の不規則なウネリにより圧変化を基板は受けるが、基板裏面を支持する可撓性ゴム膜１９が第二加圧室８ｂ，２１より受ける圧力はパスカルの原理に基づけばどの部分においても同一圧力となるので、研磨布の表面形状のうねりに基板が容易に追従できる。
【００４４】
研磨終了後は、第一加圧室１８への加圧気体の供給を止め、キャリアヘッド４のスピンドル軸１０５を下定盤の研磨布３ａより若干上昇させることにより、管１６内に供給されている加圧空気により可撓性膜１９ｅが膨張しているので研磨された基板ｗは保持材の粘着性樹脂層１９より容易に弾き剥がすことが可能である。
【００４５】
【実施例】
実施例１
中央に円盤状中子型を有する下金型の該円盤状中子型にステンレス製環状リングを内挿した後、ケッチェンブラックを５重量％含有するテトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴムの塊を円盤状中子型およびステンレス製環状リング上に置き、ついで上金型を下降させ、１００トンの型締め圧下で１８０℃に加熱し、２０分間加熱圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性弗素系ゴム膜（厚み１．２５ｍｍ）を形成させ、更に１５分間３０℃で冷却してステンレス製環状リングに可撓性弗素系ゴム膜が加熱加圧成形・同時接着した積層体を得た。
【００４６】
ついで、金型を開き、積層体を取り出したのち、可撓性弗素系ゴム膜１９外周縁にガラス繊維補強エポキシ樹脂製環状保持リング（厚み０．８ｍｍ）２２を感圧接着剤を用いて貼付した。これを図３に示す研磨装置１の研磨ヘッドの中空スピンドル１０５に軸承された定盤（剛体製剛体製支持板）８に備えさせ、本発明の研磨装置のキャリアヘッド構造とした。
【００４７】
研磨される基板として、２００ｍｍ径のデバイスシリコンウエハを用い、研磨装置として岡本工作機械製作所のインデックス型研磨装置ＰＮＸ２００（商品名）の上定盤に前記キャリアヘッド構造を備えさせた研磨装置を用い、前記の基板を粘着性樹脂層に保持させ、下定盤の研磨布に研磨剤スラリ−を供給しながら研磨を行った。
基板を研磨時に横ズレはなく、研磨された基板に傷は見出されなかった。また、研磨された１００枚の基板の厚み分布幅、ＴＴＶ分布幅は小さかった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によると、研磨装置のキャリアヘッドの保持材への基板取り付けが容易であり、表面平坦性に優れる加工基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板保持材の成型工程を示すフロ−図である。
【図２】環状リングと環状保持リングと可撓性膜よりなる基板キャリア部の斜視図である。。
【図３】基板キャリアヘッドの一部を切り欠いた断面図である。
【図４】従来の基板キャリア方式を示す断面図である。（公知）
【符号の説明】
４        キャリアヘッド構造
ｗ        基板
８        剛体性支持板
１９        可撓性ゴム膜基層
２２        環状保持リング
２２ａ        セラミック製外環状保持リング
２２ｂ        樹脂製内環状保持リング
３０        剛体製金属環状リング
４０        金型
４１        円盤状リング固定具
１０５        中空スピンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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